DE29502296U1 - Coil with an elliptical iron core - Google Patents

Coil with an elliptical iron core

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Description

85G3Q6185G3Q61

BeschreibungDescription

Spule mit ellipsenförmigem EisenkernCoil with elliptical iron core

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spule, insbesondere für ein Magnetsystem, mit einem Eisenkern, der von einer Wicklung umgeben ist.The invention relates to a coil, in particular for a magnet system, with an iron core surrounded by a winding.

Derartige Spulen gehören zum Stand der Technik und sind dem Fachmann allgemein bekannt. Im Prinzip werden dabei die Spulen gemäß FIG 1, 2 und 3 unterschieden. FIG 1 zeigt eine Spulenausführung mit einem runden Eisenkern, FIG 2 mit einem Rechteckkern und FIG 3 mit einem Rechteckkern mit gerundeten Ecken. Zur Auslegung des Magnetsystems sind üblicherweise folgende Parameter vorgegeben:Such coils are state of the art and are generally known to those skilled in the art. In principle, a distinction is made between the coils shown in FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1 shows a coil design with a round iron core, FIG. 2 with a rectangular core and FIG. 3 with a rectangular core with rounded corners. The following parameters are usually specified for the design of the magnet system:

·- eine maximale, zulässige Leistung der Spule - a maximum permissible power of the coil

• eine zu leistende Zugkraft• a pulling force to be provided

• möglichst geringes Kupfergewicht
20
• lowest possible copper weight
20

Neben der weiteren Zielsetzung, mit einem möglichst geringen Kupfergewicht für die Spulenwicklung auszukommen, kann der für die Spule verfügbare Einbauraum ein wichtiges Auswahlkriterium sein.In addition to the further objective of using as little copper weight as possible for the coil winding, the installation space available for the coil can be an important selection criterion.

Um eine vorgegebene Zugkraft zu erreichen, ist unter Berücksichtigung der Sättigungsgrenze von Eisen, im Magnetkreis ein minimaler Eisenquerschnitt erforderlich. Bei konstanter Wickelbreite, konstantem Eisenquerschnitt und konstanter 0 Leitung der Spule hängt das Kupfergewicht nur noch von der Umfangsform des Eisenquerschnitts ab. Dabei gilt allgemein, daß das Verhältnis von Fläche zu Umfang bei der Kreisform am größten und bei der flachen Rechteckform am kleinsten ist. Ein Rechteckkern mit gerundeten Ecken weist ein besseres Verhältnis mit einem geringeren Kupferbedarf als das bloße Rechteck auf. Der Rundkern erfordert bei gleichen Anforderun-In order to achieve a given tensile force, a minimum iron cross-section is required in the magnetic circuit, taking into account the saturation limit of iron. With a constant winding width, constant iron cross-section and constant 0 conduction of the coil, the copper weight only depends on the circumferential shape of the iron cross-section. In general, the ratio of area to circumference is greatest for a circular shape and smallest for a flat rectangular shape. A rectangular core with rounded corners has a better ratio with a lower copper requirement than a plain rectangle. The round core requires the same requirements.

95 G 3 fl ß 195 G 3 fl ß 1

gen an das Magnetsystem gemäß nachstehender Tabelle den geringsten Kupferbedarf, d.h. es weist das kleinste Kupfergewicht G auf. Die Bedeutung der in der Tabelle angegebenen Kurzbezeichnungen sind FIG 5 zu entnehmen, in der der Querschnitt einer Spule mit rechteckförmigem Eisenquerschnitt dargestellt ist. Hierin wird ein Aufbauchen der Spulenwicklung deutlich, d.h. diese liegt in Erstreckung der Längsseiten nicht in festem Abstand zum Rechteckkern, sondern es besteht eine Differenz zwischen der rechnerischen Wickelhöhe hr und der praktischen Wickelhöhe hp.requirements for the magnet system according to the table below, the lowest copper requirement, i.e. it has the smallest copper weight G. The meaning of the abbreviations given in the table can be seen in FIG 5, which shows the cross section of a coil with a rectangular iron cross section. This clearly shows a bulging of the coil winding, i.e. it is not at a fixed distance from the rectangular core along the long sides, but there is a difference between the calculated winding height hr and the practical winding height hp.

Kurzz.Short term. Benennungdesignation RundkernRound core Rechteck-
kem
Rectangle-
kem
ger. Recht
eckkern
German Law
corner core
EllipsenkernElliptical core
EisenquerschnittIron cross section AA mm2 mm2 100100 100100 100100 100100 EisenabmessungIron dimensions x/yx/y mm/mmmm/mm rd. 11,3approx. 11.3 5x205x20 5 &khgr; 20,7 R25 x 20.7 R2 Ellipse 5,8 x 22Ellipse 5.8 x 22 Abstand zw. Eisen + KuDistance between iron + copper CC mmmm 1,51.5 1,51.5 1.51.5 1,51.5 WickelbreiteWrapping width bb mmmm 3131 3131 3131 3131 LeistungPerformance PP WW 55 55 55 55 Umfang im SpulengrundCircumference in the coil base IiII mmmm 44,8744.87 59,459.4 57,457.4 56,256.2 Wickelhöhe rech.Winding height right hrMr mmmm 8,38.3 99 99 8,98.9 Wickelhöhe prakt.Changing height practical. hphp mmmm 8,38.3 9,59.5 9,59.5 8,98.9 WicklungsgesamtbreiteTotal winding width XwXw mmmm 30,930.9 2727 2727 26,626.6 KupfergewichtCopper weight GG gG 95,195.1 137137 129129 122122

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rechteckspule der obengenannten Art zu schaffen, die bei vorgegebenen Leistungsmerkmalen, insbesondere maximal zulässiger Leistung und erforderlicher Zugkraft der Spule sowie einem bestimmten Eisenquerschnitt ein möglichst geringes Kupfergewicht aufweist.The invention is based on the object of creating a rectangular coil of the above-mentioned type which, with given performance characteristics, in particular maximum permissible power and required tensile force of the coil as well as a certain iron cross-section, has the lowest possible copper weight.

Erfindungsgemäß wird dies mit einer Spule mit den Merkmalen nach Schutzanspruch 1 erreicht. Diese weist einen Eisenkern auf, dessen Umfang ellipsenförmig ist.According to the invention, this is achieved with a coil having the features according to claim 1. This has an iron core whose circumference is elliptical.

S 3 O 6 1S 3 O 6 1

Die Herstellung des Eisenkerns beruht vorteilhafterweise auf einem Sinterverfahren.The production of the iron core is advantageously based on a sintering process.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. They show:

FIG 4 eine rechteckförmige Spule mit elliptisch geformten Eisenkern,FIG 4 a rectangular coil with elliptically shaped iron core,

FIG 6 einen Eisenkern einer Spule, dessen Umfang der Ellipsenform durch kreisförmige Segmente angepaßt ist,FIG 6 an iron core of a coil, the circumference of which is adapted to the elliptical shape by circular segments ,

FIG 7,8 Eisenquerschnitte mit einem durch Geraden-Abschnitte und kreisförmige Abschnitte der Ellipsenform angepaßten Umfang.
15
FIG 7,8 Iron cross-sections with a circumference adapted to the elliptical shape by straight sections and circular sections.
15

FIG 4 zeigt eine rechteckförmige Spule 1 mit einem Eisenkern 2, dessen Umfang 4 elliptisch geformt ist. Die liniert angedeutete Spulenwicklung 3 schmiegt sich an den Eisenkern bei dieser Formgebung ohne Aufbauchen an. Dies bedeutet wiederum, daß der von der Spulenwicklung 2 umgebende Raum optimal mit Eisen ausgefüllt und damit magnetisch genutzt ist. Auch der Ellipsenform angepaßte Formen, wie sie in FIG 6,7,8 dargestellt sind, gehören zum Erfindungsumfang. Darin sind die exakten Ellipsen durch strichpunktierte Linien dargestellt und die angepaßten Formen als durchgezogene Linien gezeichnet. FIG 4 shows a rectangular coil 1 with an iron core 2, the circumference 4 of which is elliptically shaped. The coil winding 3 indicated by lines fits snugly against the iron core with this shape without bulging. This in turn means that the space surrounding the coil winding 2 is optimally filled with iron and thus used magnetically. Shapes adapted to the elliptical shape, as shown in FIGS 6, 7, 8, are also part of the scope of the invention. In these, the exact ellipses are shown by dot-dash lines and the adapted shapes are drawn as solid lines.

Die in FIG 6 der Ellipsenform angepaßte Form weist an den Längsenden eine Kreisform mit kleinem Radius und im Schmalbereich eine Kreisform mit großem Radius auf. Zwischen diesen Kreisbereichen verläuft die Kontur geradlinig. Hierzu unterscheidet sich die angepaßte Form nach FIG 7 im wesentlichen dadurch, daß der Eisenkern im Schmalbereich ebenfalls geradlinige Konturen aufweist, die zueinander parallel verlaufen, wobei die Obergänge eckig sind. Die Übergänge zu diesen parallelen Konturen verlaufen bei der angepaßten Form nachThe shape adapted to the elliptical shape in FIG 6 has a circular shape with a small radius at the long ends and a circular shape with a large radius in the narrow area. The contour runs in a straight line between these circular areas. The adapted shape according to FIG 7 differs from this essentially in that the iron core in the narrow area also has straight contours that run parallel to each other, with the transitions being angular. The transitions to these parallel contours run in the adapted shape according to

35 &bgr; 3 O 8 135 β 3 O 8 1

FIG 8 gekrümmt. Die Endbereiche sind hier mit jeweils zwei Kreiskonturen gebildet.FIG 8 curved. The end areas are each formed with two circular contours.

Dies sind lediglich einige Ausführungsbeispiele für der Ellipsenform angepaßte Formen. Ganz allgemein werden als angepaßte Formen solche angesehen, die von der Ellipsenform, mit gemeinsamen Berührungspunkten in den Endbereichen und im Schmalbereich um nicht mehr als maximal 10 % der Längsausdehnung der Ellipsenform abweichen.These are just a few examples of shapes adapted to the elliptical shape. Generally speaking, adapted shapes are those that deviate from the elliptical shape, with common contact points in the end areas and in the narrow area, by no more than a maximum of 10% of the longitudinal extent of the elliptical shape.

Auf diese Weise lassen sich rechteckförmige Spulen schaffen, die bei vorgegebenen beschränkten Raumverhältnissen, den erforderlichen Magnetfluß im Eisenkern und die daraus folgende Zugkraft gewährleisten. Das hierdurch gelöste Problem tritt besonders bei Schützen kleiner Bauform auf. Anwendungsfälle der vorbeschriebenen Erfindung sind aber auch außerhalb dieses speziellen technischen Bereichs allgemein beim Einsatz von Spulen denkbar.In this way, rectangular coils can be created which, given limited space, ensure the required magnetic flux in the iron core and the resulting pulling force. The problem solved in this way occurs particularly in small-scale contactors. However, applications of the invention described above are also conceivable outside of this specific technical area when using coils in general.

Claims (3)

95 6 3 O 6 1 Schutzansprüche95 6 3 O 6 1 Protection claims 1. Spule {1), insbesondere für ein Magnetsystem, mit einem Eisenkern (3), der von einer Wicklung (2) umgeben ist und einen ellipsenförmigen Umfang (4) aufweist.1. Coil (1), in particular for a magnet system, with an iron core (3) which is surrounded by a winding (2) and has an elliptical circumference (4). 2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Herstellung des Eisenkerns (3) auf einem Sinterverfahren beruht.2. Coil according to claim 1, characterized in that the production of the iron core (3) is based on a sintering process. 3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Umfang (4) des Eisenkerns der Ellipsenform angepaßt ist.3. Coil according to claim 1 or 2, characterized in that the circumference (4) of the iron core is adapted to the elliptical shape.
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